基本介紹
- 中文名：海水混合
- 外文名：Seawater mixing
- 特性：海洋混合
- 特點：不可逆
- 現象：相鄰海水的性質逐漸趨向均勻
- 發生原因：分子混合、湍流混合
簡介,混合形式,分子混合,湍流混合,影響因素,
簡介
海水混合的源地和形成機制相近。具有在長時間保持相對均勻和穩定的物理、化學和生物特徵及大體一致的變化趨勢，而與周圍海水存在一定差異並可與海洋尺度相比較的宏大水體，稱為水團。外界因素通過海水運動使水團具備一定的特徵，並在一定的條件下達到最強，形成水團。海-氣相互作用以及陸水注人海洋、結冰等因素，使海水產生各種混合。海水混合的過程是不可逆的物理過程。在一定程度上決定了進入海水中的污染物的遷移和自淨。
混合形式
海水混合按發生的原因，可分為分子混合和湍流混合兩類。其中湍流混合是海水混合的主要形式。
分子混合
分子混合專指由海水分子不規則運動引起的混合。分子熱傳導定律表明，熱通量密度正比於溫度梯度，方向是從高溫指向低溫一方；分子擴散定律也表明，物質通量密度正比於物質密度梯度而指向低濃度一方。其比例係數即分子熱傳導系量或相應物質的分子擴散系量，它們僅與海水自身的性質有關，而且量值也比較小。然而，海洋混合過程最終卻是靠分子混合完成的，況且海水的可流動性及強溶解能力，也有助於分子混合的持續進行。
湍流混合
海洋湍流是海水微團的不規則的運動，即速度的大小和方向都不穩定的紊亂的流動，亦稱為紊流或亂流。由海洋湍流所引起的海洋湍流混合，比分子混合的強度大得多。
海水靜力學不穩定引起的混合以鉛直方向的對流為典型特徵，故有人將其特稱為對流混合，而將速度切變（既包括水平方向的切變，也包括鉛直方向的切變）型混合稱為渦動混合。兩者在季節性、區域性和混合效應等方面都有顯著的不同。
（1）季節性：渦動混合在一年四季都可能生成與發展，對流混合則只在降溫季節比較強盛，且其效應可超過並掩蓋渦動混合。
（2）區域性：季節性降溫以中、高緯度海域最為明顯，故對流混合主要發生在中、高緯度海域，低緯度海域則全年以渦動混合占優勢。降溫導致的對流混合主要發生在海洋上層，渦動混合則在海洋各層都可發生。
（3）混合效應：混合的結果都是使混合所及範圍內的海水性質趨向均勻，然而，即使同樣發生在海洋上層的混合，渦動混合與對流所達到的深度，混合趨勻後的溫度值、鹽度值、密度值，也各有所不同。
影響因素
混合效應因季節和緯度的不同而不同：緯度較高的海區，由於增密作用較為明顯，加之穩定度較小，因之對流混合強，而渦動混合只有在夏季時才顯出它的作用，但並不等於夏季的渦動混合比冬季強，由於冬季風力強勁，穩定度又小，渦動混合反較夏季強烈，只是因為此時對流旺盛，使渦動混合被更為發達的對流混合所掩蔽了；在低緯海區，對流混合很難發生，故以渦動混合為主：在淺海，由於經常受到海岸、海底、淺灘、島嶼的摩擦作用，故渦動混合非常發達，同時對流混合也容易發展。
渦動混合的強弱，與海水的穩定性、風和潮汐現象有關，當穩定性增大時，水塊保持原來狀態的能力加強，渦動混合便將減弱；夏季時，由於表層海水增溫，穩定性加大，渦動混合不甚強烈。風對渦動混合的影響在於它增強了海面的擾動和加大速度梯度，因此，當風速增大時，渦動混合便增強，特別是淺海中風力引起的渦動混合可直達海底。由潮汐現象引起的渦動混合與風力引起的渦動混合相反，是由海底向上擴展的，在淺海區域，由於與海底的摩擦作用，產生的速度梯度甚大，因此將引起強烈的渦動混合。
對流混合的強弱，亦與海水的穩定性有關：當水層本身穩定性很大時，對流混合很難形成，夏季時，海洋中的對流混合很難出現，在冬季時常出現強烈的對流混合；在赤道和亞熱帶海區，夏季時因表層海水的密度仍比其下層低，故不產生對流，在冬季溫度很低，對流作用便非常強烈。在中緯海區，由於表面溫度冬夏相差很大，故產生對流，對流的深度可達200米；在高緯海區，由於冰凍現象和增鹽的結果，故在冬季時對流可達幾千米的深度。混合的結果，是在海洋中就形成了勻和層和躍層，在某些海區還形成中間冷水層。
